髖臼骨折是一種嚴重的關節內骨折,治療較為棘手,極易引發創傷性關節炎。目前,移位的髖臼橫行骨折多采用內固定手術治療,但對于內固定物的選擇尚存爭議,臨床上多采用重建接骨板、拉力螺釘等。近年來有學者嘗試采用鎖定重建接骨板治療髖臼橫形骨折,但對于鎖定重建接骨板固定髖臼橫行骨折的研究較為少見。本實驗擬對鎖定重建接骨板固定髖臼橫行骨折進行生物力學研究,為臨床上髖臼橫行骨折的治療提供生物力學方面的理論依據。
1、材料與方法
1.1標本制備
成人防腐標本10具(男8具,女2具),由河北聯合大學醫學院解剖教研室提供。自標本第4腰椎水平及雙大腿中上1/3交界處將標本橫斷,得到完整的骨盆標本,剝離附著于骨盆上及股骨干上的軟組織,保留骨膜及關節盂。肉眼觀察及X線檢查均證實標本無骨折、結核、風濕、腫瘤等病變及解剖學的變異。采用Osteocore3-DEXA型骨密度儀(Medink,Inc,FRA)進行骨密度測量,未發現骨質疏松。自正中矢狀面鋸開骶骨及恥骨聯合,修整后,得半骨盆標本20個,用甲醛溶液浸濕的紗布覆蓋待用。于股骨頭、頸交界處截斷股骨頸,以傳動桿連接,有利于加載。
1.2骨折模型的制備
髖臼橫行骨折模型的截骨線是從坐骨大切跡的中點經過后柱、髖臼頂,至前柱髂恥隆起中點的連線。用鋸沿此線截斷臼頂,從而制備成髖臼橫行骨折模型(圖1)。
【圖1】
將髖臼橫形骨折模型隨機分為4組,每組5個標本。A組:重建接骨板兩端各固定3枚螺釘(圖2A)。
B組:重建接骨板兩端各固定3枚螺釘及距骨折線最近的兩側螺孔各固定1枚螺釘(圖2B)。C組:鎖定重建接骨板兩端各固定3枚單皮質螺釘(圖2C)。D組:
鎖定重建接骨板兩端各3枚單皮質螺釘及距骨折線最近的兩側螺孔各固定1枚單皮質螺釘(圖2D)。采用10孔重建接骨板和10孔鎖定重建接骨板(由常州市康輝醫療器械有限公司提供)內固定。將重建接骨板及鎖定重建接骨板塑形,重建接骨板固定螺釘深度及角度均根據Wu等提出的髖臼各部位安全深度及角度,鎖定重建接骨板均給予單皮質螺釘固定。將髖臼橫行骨折模型放在包埋盒中,標本固定的位置參考Mehin提出的髖臼橫形骨折模型固定體位。將標本用調好的Ⅱ型義齒基托集合物,進行灌注包埋固定,完全固化后再進行實驗,將傳動桿與股骨頸斷面牢固黏合,并將股骨頭放入髖臼進行軸向加載。
1.4內固定失效標準的確定
依據Bray等提出的髖臼骨折移位標準,將負載下髖臼關節面縱向移位>2.00mm定為內固定失效標準。
1.5實驗方法
實驗在CSS-44020型生物力學實驗機(長春實驗機研究所,圖3)上進行實驗,本實驗采用連續軸向加載,加載的速度為8mm/s,采用光柵位移傳感器(型號:KG-101)測定縱向移位,記錄加載至內固定失效時的最大負載。每個標本重復加載5次,取其均值。
剛度是指物體在負載下抵抗形變的能力。根據髖關節承受載荷垂直方向的分力,得出其軸向剛度。
1.6觀察指標
觀察4組內固定的最大負載和剛度。
1.7統計學方法
采用SPSS17.0統計軟件包進行單因素方差分析,最大負載采用均數±標準差表示,P<0.05時認為差異有統計學意義。
2、結果
2.1最大負載
A、B、C、D四組不同內固定所能承擔的最大負載分別為(180.60±11.781)N、(240.80±7.981)N、(243.80±11.755)N、(438.00±23.227)N。經Bonferro-ni法兩兩比較,除B,C兩組數據無統計學意義(P>0.05),其他各組的最大負載差異有統計學意義(F=284.942,P=0.000\\)。其中D組,即鎖定重建接骨板兩端各3枚單皮質螺釘及距骨折線最近的兩側螺孔各1枚單皮質螺釘組的最大負載最大。
2.2內固定的軸向剛度
最大負載時,A、B、C、D四組內固定的軸向剛度分別為(95.21±6.32)N/mm、(123.47±23.95)N/mm、(126.39±18.52)N/mm、\\(227.35±13.74)N/mm。經Bonferroni法兩兩比較,除B、C兩組數據無統計學意義(P>0.05),其他各組軸向剛度差異有統計學意義(F=376.07,P=0.000)。其中D組的軸向剛度最大。
3、討論
髖臼骨折多為高能量損傷引起,隨著現代工業的快速發展,發生率正逐年增高,其中橫行骨折約占髖臼骨折的42%。橫行骨折治療復雜且并發癥多。目前手術治療已成為移位髖臼橫行骨折治療的金標準,但是對于內固定物的選擇上仍有分歧,目前最常采用重建接骨板進行內固定,而采用鎖定重建接骨板比較罕見,但是鎖定重建接骨板是一種能堅強固定的內固定物。故我們采用重建接骨板與鎖定重建接骨板進行生物力學穩定性比較。重建接骨板易塑形,抵抗剪力較強,術后接骨板松動、斷裂發生率低,但其原理是依靠接骨板和骨骼面摩擦起固定作用,需要精確塑形,塑形后會減弱其強度,螺釘需穿透雙層骨皮質固定,有進入盆腔傷及重要神經血管及進入關節內的風險。鎖定重建接骨板具有特有的固定原理,通過螺釘與接骨板的鎖定達到成角穩定,并非靠接骨板和骨骼面摩擦力獲得穩定性,給骨折內固定帶來革命性變化。張秋林等進行鎖定重建接骨板臨床應用,術中發現鎖定重建接骨板固定穩定性強以及單皮質螺釘可以防止螺釘進入關節腔等優點,術后優良率高達95.8%。目前鎖定重建接骨板治療髖臼骨折已被部分創傷骨科醫師嘗試,是一種能堅強固定的內固定材料,為髖臼骨折內固定手術提供一種可靠選擇。
髖臼橫行骨折目前多采用后方入路重建接骨板進行內固定,因髖臼危險區骨折薄弱,內固定時螺釘過短,或者不給予螺釘固定,內固定不牢靠。如進釘的角度和深度不當,螺釘可誤入關節內,導致創傷性關節炎。但鎖定重建接骨板是通過螺釘與接骨板的鎖定達到成角穩定,固定螺釘均可單皮質固定,同樣能達到內固定的穩定,這就避免了重建接骨板固定危險區域的不足。本研究顯示B組與C組數據雖無統計學意義,但在臨床應用時,C組即鎖定重建接骨板兩端各3枚單皮質螺釘可以防止螺釘進入關節,從而可以減少創傷性關節炎的發生。D組,即鎖定重建接骨板兩端各3枚單皮質螺釘及距骨折線最近的兩側螺孔各1枚單皮質螺釘的內固定穩定性最強,提示在髖臼橫行骨折采用接骨板進行后方入路內固定時,可優先選用鎖定重建接骨板,而且距骨折線最近的兩側螺孔應給予單皮質螺釘固定,以獲得堅強的內固定。
國內外學者先后提出不同的髖臼橫行骨折模型的固定方法,如國外Khajavi等提出的把半骨盆模型固定于可調夾具上,此固定方式易受載荷限制,通常無法模擬髖臼所承受的實際載荷,在一定程度上影響了實驗的可靠性。國內王慶賢等提出的半骨盆模型放在特制的三角支具上會引起模型在加載過程中,由于力的平衡調節效應,標本會隨加載力而移動,髖臼受力方向及位置可能引起變化,其研究的可靠性有待商榷。本實驗選擇采用Mehin等提出的固定髖臼橫行骨折的方法,連有股骨頭的連接桿垂直放置髖臼內,這樣便于測量和實驗操作,骶骨部用Ⅱ型義齒基托集合物灌注固定在包埋盒內,恥骨聯合不予支撐,軸向加載時,載荷直接作用于髖臼,骨折端的位移能充分的反應接骨板固定的穩定性。但此類方法也存在標本體位的固定有一定的難度,標本固定后無法再調整的缺陷,因此標本的固定方法仍有待于進一步研究完善,從而提高實驗的精確度。
本研究結果表明在髖臼橫形骨折中采用接骨板進行后方入路內固定時,應優先選擇鎖定重建接骨板,且距骨折線最近的兩側螺孔應給予螺釘固定,以獲得堅強的內固定穩定性。
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